例说FPGA连载5：FPGA的优势与局限性

只看该作者 · 2016-6-29 09:16

例说FPGA连载5：FPGA的优势与局限性

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若要准确评估FPGA技术能否满足开发产品的功能、性能以及其它各方面的需求，深入理解FPGA技术是至关重要的。在产品的整个生命周期中，如果产品功能可能会有较大的升级或变更，那么使用FPGA技术来实现就会有很大的优势。

在考虑是否使用FPGA技术来实现目标产品时，我们需要重点从以下几个方面进行评估。

● 可升级性——产生在设计过程中，甚至将来产品发布后，是否有较大的功能升级需求？是否应该选择具有易于更换的同等级、不同规模的FPGA器件？

● 开发周期——产品开发周期是否非常紧迫？若使用FPGA开发，是否比其他方案具有更高的开发难度，能否面对必须在最短的时间内开发出产品的挑战？

● 产品性能——产品的数据速率、吞吐量或处理能力上是否有特殊要求？是否应该选择性能更好或速度等级更快的FPGA器件？

● 实现成本——是否有基于其它ASIC、ARM或DSP的方案，能够以更低的成本实现设计？FPGA开发所需的工具、技术支持、培训等额外的成本有哪些？通过开发可复用的设计，是否可以将开发成本分摊到多个项目中？是否有已经实现的参考设计或者IP核可供使用？

● 可用性——器件的性能和尺寸的实现，是否可以赶上量产？是否有固定功能的器件可以代替？在产品及其衍生品的开发过程中，是否实现了固定功能？

● 其它限制因素——产品是否要求低功耗设计？电路板面积是否大大受限？工程实现中是否还有其它的特殊限制？

基于以上的这些考虑因素，我们可以从如下三大方面总结出在产品的开发或产品的生命周期中，使用FPGA技术实现所能够带来的潜在优势。

● 灵活性：

可重编程，可定制。

易于维护，方便移植、升级或扩展。

降低NRE成本，加速产品上市时间。

支持丰富的外设接口，可根据需求配置。

● 并行性

更快的速度、更高的带宽。

满足实时处理的要求。

● 集成性

更多的接口和协议支持。

可将各种端接匹配元件整合到器件内部，有效降低BOM成本。

单片解决方案，可以替代很多数字芯片。

减少板级走线，有效降低布局布线难度。

当然了，在很多情况下，FPGA不是万能的。FPGA技术也存在着一些固有的局限性。从以下这些方面看，选择FPGA技术来实现产品的开发设计有时并不是明智的决定。

● 在某些性能上，FPGA可能比不上专用芯片；或者至少在稳定性方面，FPGA可能要逊色一些。

● 如果设计不需要太多的灵活性，FPGA的灵活性反而是一种浪费，会潜在的增加产品的成本。

● 相比特定功能、应用集中的ASIC，使用FPGA实现相同功能可能产生更高的功耗。

● 在FPGA中除了实现专用标准器件（ASSP）所具有的复杂功能，还得添加一些额外的功能，实属一大挑战。FPGA的设计复杂性和难度可能会给产品的开发带来一场噩梦。